第九章血液循环心肌生物电和生理特性讲述

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2、,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样

3、式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此

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5、辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五

6、级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,

7、第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,,第四篇,,血液循环,Circulatory Physiology,,,生理学教研室 马恒,心主身之血脉，,,肺主身之皮毛，,,肝主身之筋膜，,,脾主身之肌肉，,,肾主身之骨髓。,心脏，血管，血液,物质运输,,内环境稳态,,调节体温,,内分泌功能,兴奋收缩耦联,工作心肌细胞,,自律心肌细胞,,,窦性节律,心脏生物电活动的发生、特点、规律,第一节,心肌的,分类及电活动特点,,血管内皮细胞、 成纤维细胞,心脏中细胞的组成分类,工作心肌细胞,,发生收缩,自

8、律心肌细胞,,自动节律性,,（起搏功能）,,心肌电生理学分类,快反应非自律细胞,（,fast response non-autorhythmic cell,）,,快反应自律细胞,（,fast response autorhythmic cell,）,,慢反应自律细胞,（,slow response autorhythmic cell,）,AP,去极化特征：,快,or,慢,,自律性特征：,自律,or,非自律,,工作心肌细胞,,属于？,工作心肌细胞的主要功能,,发生收缩,电活动特点与其功能相适应,,,心室肌细胞动作电位,,动作电位：,5,个时期,,0,期：去极化期,,1,期：快速复极化初期,,2,

9、期：平台期,,3,期：快速复极化末期,,4,期：静息期,心室肌细胞电位,模式图,心室肌细胞静息电位,静息状态时，细胞膜内外两侧的电位差。,,,形成原因：,,细胞内外离子分布的不均,,细胞膜对,K,+,的选择性通透,Nernst,方程：钾平衡电位,,E,K,= -61×log([K+],i,/[K+],o,),,= -96 mV,高钾,内向整流钾通道，,I,k1,通道,,没有门控,,K+,外流,,是形成内负外正膜极化状态的基础,钠背景电流：,钠钾泵：,3,钠换,1,钙，方向不定,,钙出钠入,,变正,,钙入钠出 变负,外钠少量内漏（静息电位低于理论值的原因）,出的钠多于入的钾,,超级化方向,

10、,对正常静息电位贡献,不大,钠钙交换：,静息期工作心肌细胞其他的电活动,心室肌细胞动作电位,,0,期：去极化期,,1,期：快速复极化初期,,2,期：平台期,,3,期：快速复极化末期,,4,期：静息期,心室肌细胞动作电位,心室肌细胞动作电位的离子构成,刺激,,↓,,MP↓,,↓,,阈电位（,-70mV,）,,↓,,快,Na,+,通道激活,,↓,,Na,+,再生式内流,,↓,,Na,+,平衡电位,phase 0,除极相,:,短而高,钙离子的内流也参与了,AP,升支末段的形成,钠通道,(sodium channel),钠离子通道的特征,,激活、失活、复活快；,,对钠离子有高度的选择性；,,电压和时间

11、依赖性，,TP -70mV,；,,阻断剂：河豚毒素（,TTX,）。,钠通道三种状态,,,,快钠通道失活,,+,,I,to,通道激活,,↓,,一过性,K,+,外流,,↓,,快速复极化,,心室肌细胞动作电位的离子构成,phase 1,早期快速复极相：快速,I,to,, transient outward current, 4-AP sensitive,L,型,Ca,2+,通道激活,,+,,I,K,通道激活,,↓,,Ca,2+,缓慢内流 与,K,+,外流处于平衡状态,,↓,,缓慢复极化,心室肌细胞动作电位的离子构成,Phase 2,平台相：平稳,,慢,Ca,2+,通道失活,,+,,I,K,,通道通透

12、性↑,,↓,,K,+,再生式外流,,↓,,快速复极化,,至,RP,水平,心室肌细胞动作电位的离子构成,phase 3,末期快速复极化相：快速,phase 4,静息期：波动,-,平稳,钠钾泵、钠钙交换体、钙泵,,恢复膜两侧离子分部,,心室肌细胞动作电位的离子构成,工作细胞动作电位及其离子机制,神经元,心室肌细胞,时程,,形态,,离子机制,自律细胞生物电现象,自律心肌细胞能节律性自动产生动作电位,,这是心脏节律性搏动的,,关键因素,自律细胞生物电现象,,自律细胞,,窦房结细胞,,房结区起搏细胞,,结希区起搏细胞,,浦肯野细胞,,,,,自律细胞动作电位,膜电位不稳定，舒张期自动去极化，达到阈电位时就

13、会产生动作电位。,,最大舒张期电位（,maximal diastolic potential,）,:,自律细胞复极达到最大极化状态时的电位,窦房结细胞动作电位的离子构成,,,,离 子 流 的 不 平 衡,窦房结细胞（,sinoatrial node, SAN,）,,最大复极电位（,-70mV,）和阈电位,(-40mV),的绝对值较低，仅有,0,、,3,和,4,三个时期，,4,期自动去极化,,0,期：,钙内流,，缓慢去极化，峰值较小；,,3,期：钙内流停止，,钾外流,逐渐增加，复极；,,4,期：钾外流衰减，,钠,（,I,f,）、,钙内流,，自动去极化,窦房结细胞动作电位的离子构成,第一节 心脏生

14、理,-,其他心肌细胞电位,浦肯野纤维,,动作电位与工作细胞基本相似；,4,期自动缓慢去极化（,I,f,离子流），引发动作电位。,,,房室结（,atrioventricular node,）,,动作电位与,SAN,类似，时程短,其他自律细胞的动作电位,心肌细胞动作电位电位,窦房结细胞电位特点,,幅值小，但持久,,有,3,相，无平台,,钾钙主，钠次之,,无静息，,自除极,心室肌细胞电位特点,,幅值大，时程长,,呈,5,相，有平台,,钠钾钙，要分清,,有静息，不自律,,快钠通道,激活、失活、复活快；,,构成工作细胞,AP 0,相；,,电压和时间依赖性,,,TP -70mV,；,,阻断剂：河豚毒素（,

15、TTX,）,慢钙通道,,激活、失活慢；,,构成,SAN AP 0,相；,,电压和时间依赖性,,TP -40mV,；,,阻断剂：锰、维拉帕米,第一节 心脏生理,-,其他心肌细胞电位,快反应细胞,,心房、心室肌细胞、房室束和浦肯野细胞,,静息电位绝对值大，,0,相由快通道（,Na,+,通道）介导动作电位幅度大、去极化和传导速度快,,,慢反应细胞,,窦房结细胞和房室交界的房结区和结希区细胞,,膜电位小，,0,相由慢通道（,Ca,2+,通道）介导,,动作电位幅度小、去极化和传导速度慢,心肌的快、慢反应细胞,心肌的四大生理特性,兴奋性,自律性,传导性,收缩性,兴奋性：细胞具有对刺激产生兴奋的能力或特性。

16、,兴奋性,：决定心搏能否发生,,可兴奋组织,,神经、肌肉和腺体,阈值：兴奋性的衡量标准,骨骼肌兴奋性的周期变化,心室肌兴奋性的周期变化,兴奋性,心肌细胞兴奋的周期性变化,,绝对不应期,,(absolute refractory period, ARP),,局部反应期,,(local response period, LRP),,有效不应期,,(effective refractory period, ERP),,相对不应期,,(relative refractory period, RRP),,总不应期,,(total refractory period, TRP),,超常期,,(supern

17、ormal period, SNP),,,,,总不应期,,,兴奋性,,Na,+,通道的三种状态,,备用,,激活,,失活,,分期,钠通道,膜电位,兴奋性,总不应期,绝对不应期,开放,-,关闭,-90~-55mV,零,,局部反应期,少量备用,-55~-60mV,零,,相对不应期,部分备用,-60~-80mV,低,,超常期,备用,-80~-90mV,高,心肌细胞兴奋的周期性变化,兴奋性,心肌快反应细胞兴奋周期变化的特点及其生理意义,,有效不应期较长,,历时,200~300ms,，相当于心肌整个收缩期和舒张早期；心肌不发生强直收缩，保证了心脏舒缩的交替进行。,,心肌慢反应细胞兴奋周期变化的特点,,总

18、不应期长，包括,3,个时相,,兴奋传导速度相对较慢,,,兴奋性,期前兴奋,(premature excitation),和期前收缩,(extrasystole),：,心肌在有效不应期之后，在窦房结冲动传来之前受到额外刺激所产生的兴奋，并由此所产生的收缩活动。,代偿间歇,(compensatroy pause),：,一次期前收缩后出现的一段较长时程的舒张期。,,Question:,代偿间歇产生的机制是什么？,兴奋性,,影响兴奋性的因素,,1.,静息电位或最大舒张期电位和阈电位之间的差距,,二者差距↑，兴奋性↓,,二者差距↓，兴奋性↑,,2. Na,+,(Ca,2+,),通道的活性,,兴奋性,3.

19、,电解质浓度、酸碱度等因素对兴奋性的影响,K,+,细胞外,细胞外高钾,,静息电位接近阈电位，兴奋性增高,,复极化加速，不应期缩短,轻度,静息电位太高，,Na,通道失活，心博停止,重度,,细胞外低钾,膜对,K+,的通透性降低起主要作用,,外流减少导致去极化，兴奋性升高,见尿补钾，严禁推注,,3.,电解质浓度、酸碱度等因素对兴奋性的影响,Ca,2+,细胞外,细胞外高钙,对,Na,通道的屏障作用，使阈电位远离静息电位，兴奋性降低,,细胞外低钙,阈电位与静息电位距离减小，兴奋性升高,,过度低钙，失去兴奋性,兴奋传导的原理,,局部电流,传导性：决定起搏信号向全心传播,,功能性合胞体的结构基础,--,缝隙

20、连接,,,传导性,,,房室延搁,,有序舒缩,,传导阻滞,同步舒缩,心脏兴奋的特殊传导系统,,窦房结,-,心房肌,,,-,房室结,-,房室束,-,左右束支,-,浦肯野纤维网,-,心室肌,,部 位,,速 度（,m/s,）,纤维直径（,μm,）,浦肯野,2~4,70,心房及,,心室肌,.4~.5,15,房室结,.02~.2,3,传导性,影响传导性的因素,,0,期除极的速度和幅度,：,,速度和幅度↑→局部电流↑→达到,TP,的速度↑→兴奋传导速度↑,,,膜电位水平,：,,膜电位↓（绝对值↓ ）→,0,期除极幅度和速度↑→传导速度↑,,,阈电位水平,：,,,TP ↓ → RP,与,TP,的差距小→兴奋传

21、导↑,,,邻近部位膜的兴奋性,：,,邻近部位膜的兴奋性↑（,RP,与,TP,间的差距小）→传导速度快↑,传导性,影响传导性的因素,,细胞外钾,：,,细胞外高钾和低钾均导致传导性减低，甚至传导阻滞,,,自主神经的调控,：,,交感神经 ：传导加快,,迷走神经：传导减慢,传导性,自动节律性（,autorhythmicity,）,,组织、细胞在没有外来刺激条件下，能够自动的、有节律的发生兴奋的能力。,自动性,,频率性,,规律性,自律性：决定心率快慢,,,,,,部位,节律,(,次,/,分,),作用,窦房结,60~100,主导起搏点,,(pacemaker),房室结,40~60,潜在起搏点,,(laten

22、t pacemaker),房室束,,束支,,浦肯野,15~40,,心脏的起搏点,自律性,部位,节律,(,次,/,分,),作用,窦房结,60~100,主导起搏点,,(pacemaker),房室结,40~60,异位起搏点,,(ectopic pacemaker),房室束,,束支,,浦肯野,15~40,,窦性心律：,由窦房结作为起搏点所形成的心脏搏动,,正常频率：,50~90,次,/,分,,心动过速：,>100,次,/,分,心动过缓：,<60,次,/,分,,抢先占领：,潜在起搏点被窦房结细胞的兴奋抢先激动,,超速抑制：,SAN,兴奋高速驱动使潜在起搏点自律受抑,,,Question:,临床人工起搏中

23、断时，应注意什么？,,逐渐降低起搏器频率，使窦性心律发挥主导作用,自律性,影响自律性的因素,,自动去极化的速度,,最大复极化电位与阈电位之间的差距,乙酰胆碱,儿茶酚胺,自律性,影响传导性的因素,,细胞外钾,：,,细胞外高钾导致普肯耶细胞自律性降低,,细胞外低钾导致普肯耶细胞自律性增高,,自主神经的调控,：,,交感神经 ：自律性升高,,迷走神经：自律性降低,传导性,心肌的四大生理特性,兴奋性,自律性,传导性,收缩性,电生理特性,收缩性,心肌细胞的机械特性,-,收缩性,心肌细胞的兴奋,-,收缩偶联,收缩性,心肌细胞收缩的特点,,同步收缩,,,不发生强直收缩,,,依赖外源性,Ca,2+,,血钙↑→钙

24、内流↑ →心肌收缩力↑,,兴奋,-,收缩脱偶联（电,-,机械分离）,,无钙、缺氧→钙内流↓ →有兴奋无收缩,收缩性,心肌细胞电位,特点,窦房结细胞电位特点,,幅值小，但持久,,有,3,相，无平台,,钾钙主，钠次之,,无静息，,自除极,心室肌细胞电位特点,,幅值大，时程长,,呈,5,相，有平台,,钠钾钙，要分清,,有静息，不自律,,心肌动作电位的特点是什么？以心室肌为例阐述心肌动作电位的形成原理。,,窦房结细胞的动作电位与心室肌细胞动作电位有何不同？,,心肌细胞兴奋性发生周期性变化的规律及机制？,,阐述房室结和浦肯野纤维传导速度差异的原因及其生理意义。,,更多思考题、作业和视频可以参考生理学网站：,,和,思考和作业,